C4光合成のATPコストを補償する副次的電子伝達経路の制御機構の解明

阐明补偿 C4 光合作用 ATP 成本的二次电子传递途径的控制机制

• 批准号: 22KJ2027
• 负责人: 石川 規子
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2027/
• 关键词: 光合成; C4植物; 光合成電子伝達系副次経路; NADHデヒドロゲナーゼ様複合体; ATP

2022年度は、C4植物フラベリアのNDH抑制株を材料に、弱光条件で栽培した際の表現型の確認及び観察される表現型とATP生成能との相関性の検証、NDH抑制株におけるATP生成能の低下を検証するための形質転換植物の作成を実施した。研究開始後まず、先行研究で報告された、フラベリアのNDH抑制株を弱光条件で栽培した場合の表現型、すなわち光合成能力の低下や生育遅延について再現性を確認した。その結果、葉のタンパク質量やクロロフィル含量の低下、生育の遅延を確認することができた。そこで、NDH抑制株においてATP生成能の低下が見られるか、葉抽出液中のATPの蓄積量を測定した。しかしながら、野生株とNDH抑制株の間で差を認めることは出来なかった。最新のシロイヌナズナを用いた先行研究において、光照射下で光合成電子伝達に由来する葉緑体のATP濃度は、ミトコンドリアの電子伝達に由来する細胞質のATP濃度の４分の１以下であることが報告されている。従って、葉全体からの抽出物を用いた測定では、NDHを介した光合成循環的電子伝達に由来する葉緑体内のATP濃度差を検出するのは困難と考えられた。そこで、生きた細胞内で葉緑体局所的なATP濃度を検出する方法へと計画を変更した。具体的には、細胞内のATPと結合することでFRETシグナルを生じることによりATP濃度を検出することのできるATPセンサータンパク質を、フラベリアの野生株及びNDH抑制株の葉緑体で過剰発現させ、光照射後のFRETシグナルを共焦点顕微鏡で観察を行う。2022年度中はATPセンサータンパク質の遺伝子発現ベクターを完成させ、アグロバクテリウム法によるフラベリアへの導入をおこなった。

In 2022, C4 plants with NDH-inhibited plants were identified and observed under low light conditions, and the correlation between phenotype and ATP production energy was demonstrated. The identification of ATP production energy reduction in NDH-inhibited plants and the preparation of morphological and morphological plants were carried out. After the start of the study, the report of the pilot study confirmed the reproducibility of the phenotype of the NDH-inhibiting plants under low light conditions, the low photosynthetic ability and the fertility delay. Results, leaf quality, low content, fertility delay confirmed NDH inhibited ATP production in the plant and ATP accumulation in leaf extracts was measured. Wild plants and NDH inhibit the difference between plants. The ATP concentration in chloroplasts is 4 minutes or less than 1 minute in the cytoplasm of cells under light irradiation. It is difficult to detect ATP concentration difference in chloroplasts due to the existence of NDH in the photosynthetic cycle. The ATP concentration of the chloroplast in the cell was determined by the method and plan. Specific ATP binding in cells, FRET cell formation, ATP concentration detection, ATP cell formation, ATP cell formation, FRET cell formation after light irradiation, confocal microscopy, and chloroplast formation in wild and NDH suppressor strains. In the middle of 2022, the ATP server will complete the project and introduce the project.